瓦斯输送管道自动抑爆技术

为了提高瓦斯输送管道的安全性,在矿井瓦斯输送管道中引入自动抑爆技术,将火焰探测技术与自动喷洒控制技术相结合,实现瓦斯输送管道的主动抑爆。选取CO2灭火剂为抑爆喷洒的灭火介质,进一步提高了抑爆系统的可靠性与灭火质量。通过实验室模拟试验证明抑爆装置能够快速捕捉火焰信息并迅速喷洒灭火介质,抑爆喷洒器6 m外无火焰信息。     

低浓度瓦斯输送管道抑爆装置

针对低浓度瓦斯输送管道易燃、易爆等问题,研制了一套主动抑爆装置。介绍了抑爆装置构成原理,围绕着瓦斯爆炸传播规律,从软硬件2方面提升抑爆器、控制器、火焰传感器的响应时间及抗干扰能力。数次的管道爆炸试验证明该抑爆系统响应速度快、灭火效果好、稳定可靠。     

瓦斯煤尘爆炸自动抑爆装置

正瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置用于保障低浓度瓦斯管道输送安全,采用双紫外火焰探测、智能控制及先进航天产气技术快速抑制管道瓦斯爆炸,抗干扰性强,可靠性高;并具有故障自诊断、远程监控、遥控设置及黑匣子功能。井下机载主动抑爆装置安装于掘进机、采煤机,用于快速抑制工作面发生的初始爆炸。动作时间10ms。具有自动除尘、清洗、抗振动,自检、故障诊断,以及远程状态监测等功能。     

瓦斯输送管道爆炸自动喷粉抑爆技术

通过论述自动喷粉抑爆技术原理及构成,分析总结瓦斯管道爆炸传播规律,得出自动喷粉抑爆技术抑爆效果主要取决于装备相应时间、干粉浓度粒度及NH4H2PO4质量分数。在DN500爆炸试验管道进行瓦斯管道爆炸传播试验和抑爆试验研究自动喷粉抑爆装置抑爆效果,抑爆器动作后,爆炸火焰在抑爆器后3.5 m内被扑灭,爆炸冲击波在爆炸火焰被扑灭后,不断衰减,最终消失。试验表明:自动喷粉抑爆技术能够有效的抑制瓦斯爆炸。     

HS煤矿用主动抑爆防火技术的试验研究

通过对HS主动抑爆防火系统的主动抑爆响应时间、喷粉抑爆时间及管道爆炸模拟试验研究,表明该系统在爆炸时的火焰锋面还处在正常燃烧速度范围内,能及时喷出抑爆介质(氮气和磷酸铵盐),扑灭火焰,抑制灾害扩大,系统反应速度快,具有较好抑爆效果.     

ZYBG型瓦斯输送管道主动抑爆装置技术研究

ZYBG型矿用瓦斯输送管道主动抑爆装置采用双紫外火焰传感器探测爆炸信号,由控制器判定和分析信号,采用电子触发模式的抑爆器,若发现爆炸则由控制器启动抑爆器喷粉,完成抑爆。     

抑制瓦斯煤尘爆炸传播的主动喷粉抑爆技术

通过阐述主动喷粉抑爆技术的技术原理,分析总结瓦斯煤尘爆炸传播规律,认为主动喷粉抑爆技术的应用效果主要与抑爆粉剂浓度、主动喷粉抑爆技术装备动作时间及瓦斯煤尘爆炸传播规律有关;并通过大型地下试验巷道,模拟实际应用主动喷粉抑爆技术及装备抑制实际发生的瓦斯煤尘爆炸传播试验,分析了主动喷粉抑爆技术对爆炸火焰及冲击波压力的抑爆效果,验证了主动喷粉抑爆技术能够在爆炸初期抑制瓦斯煤尘爆炸传播。     

输送管道内低浓度瓦斯爆炸抑制试验

自动喷粉抑爆装置是低浓度瓦斯管道输送的重要安全保障设备之一。运用内径500 mm爆炸管道研究自动喷粉抑爆装置对输送管道内低浓度瓦斯爆炸传播的抑制效果,并分析其抑爆机理。结果表明:抑爆效果受抑爆装置安装位置的影响很大,火焰传感器与抑爆器的最小安装距离为20 m。爆炸火焰在抑爆器后方需传播一定距离才能被完全扑灭,存在一个区间和时间的过程。冲击波压力峰值由于产气剂喷射压力的抵消和ABC干粉灭火剂的抑制作用发生衰减,但衰减幅度相对较小。     

我国煤矿瓦斯爆炸抑爆减灾技术的研究进展及发展趋势

瓦斯爆炸严重威胁着矿井安全开采,瓦斯爆炸防治一直是煤矿安全工作的重点之一。我国相关研究机构、学者在瓦斯爆炸防治领域开展了较广泛的研究,开发了一系列的瓦斯爆炸抑爆减灾技术及装备。从文献研究的角度出发,从基础研究、材料开发、装备研制3个方面对我国瓦斯抑爆减灾技术及装备的研究现状进行了综述与讨论。瓦斯爆炸及抑爆方面,国内学者主要基于实验手段,采用宏观的参数(如最大爆炸压力和最大压力上升速率等)表征瓦斯爆炸在障碍物激励或者抑爆剂抑制作用下的最终结果,缺乏对瓦斯爆炸过程中详细的爆炸或抑制过程的理论认识。瓦斯爆炸火焰传播过程中爆炸火焰-湍流-压力波的多场耦合作用下的火焰传播理论仍需完善,抑爆过程中抑爆介质对瓦斯爆炸反应的详细作用机制仍需明确。抑爆装置研制方面,近年发生的重(特)大瓦斯爆炸事故表明现有的瓦斯抑爆、控爆装备较难在矿井发生瓦斯爆炸时对瓦斯爆炸火焰实现精准探测、快速响应和高效抑爆,致使瓦斯爆炸抑爆装备在防控瓦斯爆炸过程中作用较为有限。对于瓦斯爆炸抑爆、控爆装置的配置方式及如何高效的实现抑爆、控爆功能仍需要进一步研究。减灾装备研制方面,国内学者主要考虑改变风井防爆门的结构以实现快速开启、复位功能。在这些设计中缺乏对风井防爆门在瞬时(ms)冲击作用下的破坏动态力学特征与动作响应特征的考虑。在未来,瓦斯爆炸抑爆减灾技术体系的研究以瓦斯爆炸机理及火焰传播特性理论为基础,打破以实验为主的研究手段,发展数值模拟理论模型,深入基础理论的研究;以瓦斯抑爆介质及其抑爆机理为核心,探寻具有物理和化学抑爆耦合作用机制的高效复合抑爆材料;以瓦斯抑爆装备和减灾技术为保障,发展兼顾快速、高精确度、高稳定性的瓦斯爆炸火焰探测技术,优化各抑爆、控爆设备的配置方式,研制具有抗冲击、多次泄压、快速复位、锁扣密封及自动控制功能的主-备一体化智能风井防爆门。     

超细粉体抑爆装置瞬态喷射特征参数

在敞开空间开展了容积为2 L及5 L的超细粉体抑爆装置瞬态喷射参数研究，重点介绍了5种典型装配条件下的喷射性能，并对相关特征参数进行定量分析。结果表明：抑爆剂喷射所形成的超细粉体云幕特性由气体发生器装配结构和膜片开启压力共同决定，但两者之间必须恰当配置，作用在膜片上的能量份额较大时，膜片开启状态恶化，抑爆器腔体聚压不足，抑爆剂二次喷射严重，反之膜片不能正常开启。装配优化后的I型抑爆器在触发后10 ms内腔体聚压达到峰值，膜片破裂后5 ms内抑爆剂全部喷射，喷射动态性能较好，在第1个100 ms内扩散速度达到15 m/s，在第2个100 ms内扩散速度约13 m/s，0~1 000 ms内平均扩散速度约8 m/s，扩散过程较为连续，不存在二次喷射现象，喷射距离可达到7.5 m，抑爆剂质量分布呈渐进增长，产生的超细粉体云幕特征参数优良。Ⅱ型抑爆器两种装配的喷射表明：当抑爆装置中压力上升历程及压力峰值较为接近时，抑爆剂粉体喷射特性无显著差异。上述结论的可重复性得到了数百次喷射实验的验证。     

煤矿降尘用高压射流雾化喷嘴的研制

根据水力降尘原理和旋转射流理论,深入分析了影响喷嘴降尘效果的各种因素,并对不同结构喷嘴的喷雾效果进行了实验研究。实验室型式实验表明:所研制的高压射流雾化喷嘴在喷雾压力为10MPa时,具有要求的条件雾化角,合理的雾粒直径、足够的雾粒运动速度,完全满足煤矿井下控制粉尘,呼吸性粉尘的需要,为煤矿安全清洁生产提供了经济有效的手段。     

改性赤泥粉体抑制瓦斯爆炸的实验研究

为了研制经济且高效的抑爆剂,以拜耳法赤泥为原料,经过脱碱、改性处理后得到具有较高比表面积(255 m2/g)的超细改性赤泥粉体材料。利用自制瓦斯抑爆实验系统,研究了改性赤泥粉体的抑爆性能。研究结果表明:经过改性的赤泥粉体在瓦斯抑爆实验中表现出良好的抑爆效果。其中,质量浓度为0.15 g/L的赤泥粉体可使甲烷体积分数为9.5%的甲烷-空气预混气体的爆炸最大压力降低30%,压力峰值出现时间延迟35.1%左右。结合热分析、氮气吸附-脱附等测试结果,对改性赤泥粉体的抑爆机理进行了讨论,分析表明改性赤泥具有较高的吸热性,同时具有较高的比表面积,能够有效吸附爆炸中产生的活性自基,从而达到抑爆的目的。     

地面煤场防风抑尘网抑尘效果研究

为分析煤场采煤区防风抑尘网抑尘效果,采用三维棱台模拟煤场采煤区料堆,设计煤场采煤区几何模型,以及由质量和动量守恒方程组成防尘控制方程,依据几何模型和控制方程,采用Fluent6.3软件模拟抑尘网和其料堆附近流场数值,模拟过程中将动量方程作为动量损失源项,同时从孔隙率这个概率值估计角度出发,研究抑尘网不同类别和大小的孔隙率下,煤场采煤区料堆附近流场特性和料堆表明剪切力变化情况。结果显示,在孔隙率为均匀状态下,料堆迎风面孔隙率大于0.60时,其中下部分抑尘效果显著;当孔隙率低于0.45时,料堆高度在90~150 m内,剪切力逐渐降低,可使抑尘作用增强;料堆背面孔隙率大小发生变化时,剪切力的变化较小;在非均匀孔隙率为0.30/0.75的情况下,随着料堆坡面高度的变化,迎风面剪切应力呈现小幅度上升后下降又上升的变化趋势,在坡面高度位置在-30 m开始,呈现明显下降趋势;并且料堆背风面的剪切力变化趋势一致。比较均匀和非均匀2种孔隙率,非均匀孔隙率的防尘网抑风防尘效果最佳,其表面剪切力总和为110.6 N,低于均匀孔隙率的面剪切力总和。     

粉体材料热特性对瓦斯抑爆效果影响的研究

对不同抑爆粉体材料进行了热分析实验,研究了Al(OH)3,Mg(OH)2,尿素3种抑爆材料的热解特性,通过抑爆材料的热解失重曲线(TG)和差式扫描曲线（DSC）得到有关热解的特性参数.实验结果表明：尿素热解起始温度（133 ℃）低于Al(OH)3和Mg(OH)2,且在热解过程的吸热量（1 291 J/g）大于Al(OH)3和Mg(OH)2.分析比较了3种材料对瓦斯爆炸的抑制机理,依据抑爆实验结果可知,尿素能够产生较大的吸热效应,发生较快的热解,产生较多自由基,其抑爆性能明显优于其他两种材料,并通过瓦斯爆炸实验得到了验证。     

高压喷雾引射降尘装置的理论与实验研究

针对我国综放工作面呼吸性粉尘浓度高且难于控制的实际情况,根据高压射流和空气动力学有关理论,提出了一种缩放喷管式高压喷务引射降尘装置,并对其工作机理作了深入分析;借助于计算流体动力学方法,从理论上系统地研究了喷雾装置的内部流动特性。计算结果表明,在经济有效的喷雾压力下,缩放喷管以丘里管方式工作;在适当的渐缩角、渐扩角、过渡圆弧和各段长度条件下,可获得最佳的引射效果,对主要结构参数优选后的喷雾引射装置地面实验和井下初步应用表明,在同等条件下,该装置引射含尘气流的能力接爱最高水平;对周围环境中呼吸性粉尘降尘率达到70％以上。     

大型管道中主动式粉尘抑爆现象的实验研究

利用自行设计的简易主动式粉剂抑爆装置,在直径0.7 m、长25 m大型爆炸实验管中充入浓度8%~10%的甲烷空气混合物,采用电雷管起爆5 g TNT起爆方式,对粉尘抑爆现象进行了实验再现,并对不同抑爆剂种类、浓度、粒度等抑爆剂参数下产生的抑爆效果进行了实验研究.结果表明：① 抑爆剂种类是影响抑爆效果的重要因素之一;② 对粒度相同的某种抑爆剂,浓度越大,抑爆效果越明显,且存在一个极限浓度,低于该浓度时,激波在抑爆区不会被安全抑制,穿过抑爆区后会重新成长;③ 相同浓度下的某种抑爆剂,粒度愈小,抑爆效果愈好.     

矿用泡沫抑尘技术在薛湖矿的应用

 为了有效地防治井下粉尘,本文介绍了一种矿用泡沫抑尘技术,其造泡原理简单,且可在井下方便、快捷地操作、应用。将该技术在薛湖煤矿2108机巷掘进工作面应用后,取得了良好的抑尘效果：泡沫抑尘技术的平均全尘降尘效率比原喷雾、洒水提高了78.50%;对呼吸性粉尘的平均降尘效率比原喷雾、洒水提高了81.40%。     

二氧化碳-三氟甲烷抑制煤燃烧的试验研究（ 增刊）

为防治矿井火灾,国内外学者做了大量工作。为进一步研究如何提高二氧化碳对受限空间煤燃烧的抑制效果,设计了气体灭火剂抑制煤燃烧试验平台,分别测试了三种不同浓度二氧化碳对煤燃烧的抑制效果,23%的二氧化碳抑制效果较好。引入三氟甲烷灭火剂,测试了混合气体灭火剂对煤燃烧的抑制效果。得出了当二氧化碳中含有10%三氟甲烷时抑制煤燃烧效果最好,煤燃烧时间缩短了46.6%,并且比浓度23%的二氧化碳灭火效果提高了18.0%,说明了三氟甲烷和二氧化碳混合灭火剂抑制煤燃烧的协同作用明显。     

综采工作面喷雾降尘中相似准则数的探讨

根据气固两相流动的运动方程、尘粒的扩散方程和喷雾除尘的特性,导出了综采工作面喷雾降尘中的相似准则数,探讨了相似准则数在模型试验中的具体应用方法,确定了综采工作面喷雾降尘在模型试验中需要满足的相似准则数,并通过模型试验验证了相似准则数的准确性.     

管道抑爆装置在瓦斯抽采系统上的实践

通过对管道抑燃抑爆装置工作原理、响应时间、喷粉抑爆时间及管道爆炸危险点分析的研究,得出在瓦斯抽采系统中,抑爆装置最佳的安装位置和安装方式,从而抑制管道瓦斯爆炸灾害的扩大,为煤矿瓦斯抽采管道控制爆炸技术积累相关经验。